±800 kV特高压直流换流站交流滤波器场地布置优化

卢敬军，乐党救

（华东电力设计院，上海市，200063）

0 引言

交流滤波器组是特高压换流站中重要的组成部分[1-10]。交流滤波器场地约占整个特高压换流站场地的1/4～1/3，交流滤波器场地的布置优化，直接影响总平面的布置，从而直接关系到工程投资、设备与人员安全、运行维护等许多工程的关键要素。因此，进行滤波器场地布置的优化设计及研究，对于减少特高压换流站总占地、减少投资、保障特高压直流工程的顺利开展，具有非常重要的工程价值和研究意义。以±800 kV特高压奉贤换流站工程为例进行讨论研究。

1 交流滤波器组接线及配置

1.1 无功补偿及交流滤波器接线

根据系统研究和无功补偿计算初步结果，以换流站容性无功补偿总容量3900 Mvar考虑。交流滤波器和并联电容器共分成15小组，4大组，小组容量初步考虑为260 Mvar。本阶段暂考虑其中9组为滤波器，6组为补偿电容器，分别接至一段独立的滤波器单母线上。每个大组作为1个电气元件接入交流3/2断路器接线串中。图1为一大组交流滤波器接线示意图。

1.2 交流滤波器区域设备初步选型结果

该区域均采用敞开式设备，具体如表1所示。

表1 交流滤波器组主要设备选型表Tab.1 AC filter bank main device model selection

2 目前±500 kV换流站普遍采用的滤波器组布置方案

2.1 交流滤波器母线的选择

目前，国内换流站500 kV交流滤波器采用的母线型式不尽相同。三常工程交流滤波器母线采用了大小跨支持管母线；三广工程交流滤波器母线采用了软母线；三沪工程交流滤波器母线采用了悬吊式管母线。

2.2 交流滤波器及电容器小组围栏内尺寸

龙政工程中政平换流站的滤波器为12/24次，电容器为单塔布置，交流滤波器小组围栏内的尺寸为36.5 m（包括了围栏内的支持过道路母线的500 kV支柱绝缘子）；三沪工程中交流滤波器的高、低压电容器均为国内供货，单组容量为210 Mvar，高压电容器均为双塔布置，其中HP12/24滤波器的围栏内尺寸为36 m，围栏内布置场地较宽敞。并联电容器组围栏内尺寸为30.5 m。

2.3 交流滤波器大组的布置方式

三常直流工程和三广直流工程：3大组共11小组交流滤波器及并联电容器组；间隔纵向无相间道路，只在靠近滤波器组前后两侧各设置1条检修、搬运及巡视道路；小组间隔宽度为28 m。

三沪工程：3大组共9小组交流滤波器及并联电容器组；间隔纵向设有3 m相间道路；小组间隔宽度为28～30 m；3大组在站区北侧一字形排列，并将其中2大组的母线背靠背布置。

3 现有±800 kV换流站滤波器组布置方案

3.1 交流滤波器母线的选择

根据以往常规换流站的经验，考虑采用悬吊式管母线，其原因为：

（1）与软母线相比，配合使用单柱折臂伸缩垂直开断式隔离开关，可大大减少占地，沿设备布置方向至少可减少4.5 m；

（2）交流滤波器母线跨距较大，达28 m，若采用支持式管母线，则母线的挠度偏大；

（3）可以减少架构受力和钢材量。

3.2 交流滤波器小组围栏内尺寸的确定

交流滤波器的单组按容量260 Mvar考虑，单元按国内供货考虑，双塔布置，与三沪工程相比仅容量有所增加，可增加电容器塔的层数。本阶段围栏长度按36 m考虑；并联电容器组围栏长度按30 m考虑。

3.3 交流滤波器大组的布置方式

与配电装置的间隔宽度一致，滤波器的间隔宽度取28～30 m。交流滤波器大组布置方案中应考虑：

（1）滤波器大组引线方便；

（2）滤波器的噪声源（电抗器）应该尽量远离围墙；

（3）运行、维护方便。

交流滤波器组一般按照远离居民区的位置布置，以奉贤换流站为例，由于站址北侧和西侧均较空旷，距离居民区较远，西侧为直流进线方向，为减少滤波器电抗器产生的噪声对站内运行人员和站外居民的影响，4大组交流滤波器全部布置于站区北侧，

500 kV交流滤波器场地与交流500 kV配合装置及直流开关场之间经环行道路分隔，以实现分区。滤波器场地的500 kV设备间设相间道路；滤波器小组围栏四周设置检修、搬运及巡视道路，在相邻的滤波器小组间设置了1条2m宽的巡视小道，兼作电缆沟。

此方案的布置图如图2～3所示，4大组交流滤波器及电容器组一字形排列于站区北侧，其中1号、2号大组背靠背布置，占地为380 m×143.5 m。

4 ±800 kV换流站滤波器组优化后布置方案

为进一步减少占地，节省总体投资，对上述方案进行了进一步的优化。根据目前的工程经验，因围栏内尺寸调整裕度不大，应从整体布局上进行调整。

由于滤波器组和电容器组围栏纵向尺寸不同，以往方案由于大组同列布置，大组纵向尺寸不能缩减，而本次的新方案将滤波器组和电容器组分列布置，电容器组列的纵向尺寸有所减少，从而压缩了整体尺寸。

新方案将4大组交流滤波器及电容器组田字形布置，即每大组的4小组（其中1小组仍考虑站用变回路）两两背靠背布置于母线两侧。将同一大组的滤波器组与电容器组分开于母线的两侧，并与另一大组的滤波器组及电容器组同类的放于同侧，避免了以往将滤波器小组和电容器小组放在同一侧造成的纵向宽度的浪费。

由于母线两侧均要接滤波器或电容器组，故取消原来的单柱单接地隔离开关，改用双柱单接地隔离开关。母线也相应地使用软导线，可选用双分裂LGKK-600导线，相间距离为6.5 m。构架宽度不变，仍为24 m。

取消母线接地开关，将其用每大组中一小组的双柱隔离开关的母线侧地刀替代。将每组母线下的电容式电压互感器同时用于母线引下的过渡接线，从而节省了支持绝缘子的用量。

虽然将单柱单接地隔离开关更改为双柱单接地隔离开关，增加了小组的纵向尺寸，但从总体上来说，整个交流滤波器场的横向尺寸大大减少，且不增加纵向的宽度。优化后的交流滤波器场占地为328 m×143.5 m。横向尺寸对比原方案节省了52 m。优化后的占地面积为原方案的86.3%。优化后的交流滤波器场地布置如图4～5所示。

5 原方案和优化方案技术经济比较

5.1 技术比较

2个方案均能满足技术要求，采用的设备技术参数基本相同，仅在形式与布置上有所区别。2个方案的技术要点比较如表2所示。

表2 两方案技术比较表Tab.2 Technical comparison of 2 schemes

5.2 经济比较

经济比较的原则是：

（1）2个方案中交流滤波器中的滤波电容器和并联电容器等设备及控制保护设备等均相同，故不参与比较；

（2）方案比较中主要考虑差异设备费、安装费、土建的费用差以及所区占地、民房拆迁；

（3）站区征地暂按40万元/亩计算。

2个方案经济比较如表3所示。

表3 两方案经济比较表Tab.3 Economical comparison of 2 schemes

6 结论

（1）2个方案在布置方式及设备形式上虽有所不同，但均能满足要求。总体上，优化方案布置更加整齐美观，节省了滤波器组母线、构架及母线接地开关、支柱绝缘子等设备费用；占地更小，节省占地约7200m2。由于布置紧凑，也相应节省了接地、电缆等辅材的消耗量；同时，土建方面的土方量、构架、支架、基础、水工管线数量均有所减少。优化方案比方案1节省投资约为993万元。

（2）优化方案比原方案所需的GIS分支管线长约90 m。在GIS管线投资上优化方案要比原方案多约486万元。当然，在实际工程应用中，可考虑对构架进行改造，如采用双层母线构架，从而减小GIS管线长度，降低设备投资。

综上所述，优化方案比较原方案占地小且更经济（共节省费用507万元），故在具体工程实施中可以考虑采用优化方案作为滤波器组的布置方案。

本文的数据均以向家坝—上海±800 kV特高压直流换流站工程奉贤换流站为例，对于其他工程需作相关调整。

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